專利名稱：一種鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，特別是汽車及摩托車尾氣凈化劑用金屬蜂窩載體材料的制備方法，屬于金屬多孔材料制備領域。
背景技術：
目前汽車和摩托車尾氣凈化器中應用最廣的兩類載體是蜂窩陶瓷載體與金屬載體。蜂窩陶瓷載體缺點是熱容量大、熱導率低，當汽車處于啟動等狀態(tài)時，由于尾氣的溫度較低，使載體上催化劑難以達到催化起活溫度，故采用陶瓷載體凈化汽車發(fā)動機低溫狀態(tài)時排放污染物的作用并不十分明顯，同時陶瓷載體還存在抗振動性差使用過程中易破碎等不足。正是由于陶瓷載體的上述缺點限制了催化凈化器的凈化效率和使用壽命。金屬蜂窩載體的優(yōu)點(1)熱容量小、熱導率高、預熱性能好、易于在短時間升溫達到催化起活溫度，故金屬載體的使用可有效提高汽車在冷啟動、低速、怠速狀態(tài)下尾氣催化凈化處理的效率。(2)具有更高抗熱沖擊和震動的機械強度，使用周期長和安裝容易。目前使用的金屬蜂窩是將合金鑄錠軋制得到厚度為O. 04-0. 08mm的金屬箔材，再將金屬箔材壓制成波紋狀，將平板金屬箔與波紋金屬箔疊合焊結，卷成蜂窩狀整體型結構。該方法工藝復雜、設備價格昂貴、成本高，同時還存在蜂窩載體表面光滑，與催化涂層結合不牢等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是為了克服上述陶瓷蜂窩載體和金屬蜂窩蜂窩載體所存在的性能和制備技術問題，提供一種鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，為制備性能良好的金屬蜂窩載體材料提供一種工藝相對簡單、成本低的方法。本發(fā)明的技術方案是采用粉末冶金法，以鐵基合金粉末為原料，通過加入粘結劑和水進行混煉制成膏狀擠壓料，將擠壓料放入擠壓筒中，在一定的速度和壓力下，坯料經多孔分流擠壓成型為蜂窩型結構，經干燥后在還原氣氛中燒結，即可得到鐵基多孔金屬蜂窩材料。具體制備步驟如下(如圖I所示)
(1)混粉先將粘接劑與水按照質量比1:3 5混合，再將鐵基金屬粉末和混水的粘接劑按照質量比7 8:3 2充分混合均勻調至成膏狀；
(2)擠壓成型將混合均勻的擠壓坯料裝入擠壓筒，坯料經多孔分流模，按照5 IOm/min擠壓速率，5 IOMpa的擠壓力擠壓成為整體蜂窩型結構；(如圖2所示)
(3)干燥將擠壓完畢的金屬蜂窩制品進行緩慢干燥處理，以免開裂；
(4)燒結將干燥后的金屬蜂窩制品放AH2還原氣氛爐中進行燒結，自然冷卻后獲得具有一定強度的整體蜂窩體。所述鐵基金屬粉末的合金體系及成分百分比為=Fe-Cr-Al系25wt% Cr, 5wt% Al,余量為鐵；Fe-Cr-Ni系18wt% Cr, 13wt% Ni，余量為鐵；Fe-Cr系15wt%,余量為鐵。所述鐵基合金粉末原料的粒度為300 500目。所述粘接劑為中低粘度的95wt%的甲基纖維素和5wt%的聚乙烯醇的混合物，均為
普通市售。所述緩慢干燥處理的溫度為120 150°C，時間I 3小時。
所述燒結溫度對于Fe-Cr-Al系合金粉，燒結溫度為1200°C 1250°C ;對于Fe-Cr-Ni系合金粉，燒結溫度為1150°C 1200 °C ;對于Fe-Cr系合金粉，燒結溫度為1100°C 1150°C，燒結時間均為I 3小時。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果與現有技術相比，本發(fā)明具有工藝簡單、材料利用率高、粘結劑價格低、適合于規(guī)?；a等特點，同時制備的蜂窩載體兼?zhèn)涞蜔崛?、高導熱性、高強度、高比表面積、與催化涂層結合好的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明金屬蜂窩的制備工藝流程；
圖2為本發(fā)明制備的金屬蜂窩制品。
具體實施例方式 以下結合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明不限于以下所述范圍。實施例I:
本實施例鐵基多孔金屬蜂窩載體材料的具體制備步驟如下(如圖I所示)
(1)混粉先將粘接劑(95wt%的甲基纖維素和5wt%的聚乙烯醇的混合物)與水按照質量比1:3混合，再將鐵基金屬粉末(Fe-Cr-Al系25wt% Cr, 5wt% Al,余量為鐵；粒度為300目)和混水的粘接劑按照質量比7:3充分混合均勻調至成膏狀；
(2)擠壓成型將混合均勻的擠壓坯料裝入擠壓筒，坯料經多孔分流模，按照5m/min擠壓速率，IOMpa的擠壓力擠壓成為整體蜂窩型結構；(如圖2所示)
(3)干燥將擠壓完畢的金屬蜂窩制品進行干燥處理，溫度為120°C，時間3小時，以免開裂；
(4)燒結將干燥后的金屬蜂窩制品放入比還原氣氛爐中進行燒結，自然冷卻后獲得具有一定強度的整體蜂窩體。(對于Fe-Cr-Al系合金粉，燒結溫度為1200°C，燒結時間均為3小時。)
實施例2
與實施例I所述的步驟和條件相同，不同的是步驟(4)中Fe-Cr-Al系合金粉的燒結溫度為1220°C，燒結時間均為2小時。實施例3:
與實施例I所述的步驟和條件相同，不同的是步驟(4)中Fe-Cr-Al系合金粉的燒結溫度為1250°C，燒結時間均為I小時。實施例4:
本實施例鐵基多孔金屬蜂窩載體材料的具體制備步驟包括如下(如圖I所示)
(1)混粉先將粘接劑(95wt%的甲基纖維素和5wt%的聚乙烯醇的混合物)與水按照質量比1:4混合，再將鐵基金屬粉末(Fe-Cr-Ni系18wt% Cr, 13wt% Ni，余量為鐵粒度為400目)和混水的粘接劑按照質量比7. 5:2. 5充分混合均勻調至成膏狀；
(2)擠壓成型將混合均勻的擠壓坯料裝入擠壓筒，坯料經多孔分流模，按照8m/min擠壓速率，SMpa的擠壓力擠壓成為整體蜂窩型結構；(如圖2所示)
(3)干燥將擠壓完畢的金屬蜂窩制品進行干燥處理，溫度為130°C，時間2小時，以免開裂；
(4)燒結將干燥后的金屬蜂窩制品放AH2還原氣氛爐中進行燒結，自然冷卻后獲得具有一定強度的整體蜂窩體。(對于Fe-Cr-Ni系合金粉，燒結溫度為1150°C，燒結時間均為3小時。)
實施例5
與實施例4所述的步驟和條件相同，不同的是步驟(4)中Fe-Cr-Ni系合金粉的燒結溫度為1180°C，燒結時間均為2小時。實施例6:
與實施例4所述的步驟和條件相同，不同的是步驟(4)中Fe-Cr-Ni系合金粉的燒結溫度為1200°C，燒結時間均為I小時。實施例7:
本實施例鐵基多孔金屬蜂窩載體材料的具體制備步驟包括如下(如圖I所示)
Cl)混粉先將粘接劑(95wt%的甲基纖維素和5wt%的聚乙烯醇的混合物)與水按照質量比1: 5混合，再將鐵基金屬粉末(Fe-Cr系15wt%，余量為鐵，粒度為500目)和混水的粘接劑按照質量比8: 2充分混合均勻調至成膏狀；
(2)擠壓成型將混合均勻的擠壓坯料裝入擠壓筒，坯料經多孔分流模，按照10m/min擠壓速率，5Mpa的擠壓力擠壓成為整體蜂窩型結構；(如圖2所示)
(3)干燥將擠壓完畢的金屬蜂窩制品進行干燥處理，溫度為150°C，時間I小時，以免開裂；
(4)燒結將干燥后的金屬蜂窩制品放入比還原氣氛爐中進行燒結，自然冷卻后獲得具有一定強度的整體蜂窩體。(對于Fe-Cr系合金粉，燒結溫度為1100°C，燒結時間均為3小時。)
實施例8
與實施例7所述的步驟和條件相同，不同的是步驟(4)中Fe-Cr系合金粉的燒結溫度為1120°C，燒結時間均為2小時。實施例9
與實施例7所述的步驟和條件相同，不同的是步驟(4)中Fe-Cr系合金粉的燒結溫度為1150°C，燒結時間均為I小時。
權利要求
1.一種鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，其特征在于具體制備步驟如下(1)混粉先將粘接劑與水按照質量比1:3 5混合，再將鐵基金屬粉末和混水的粘接劑按照質量比7 8:3 2充分混合均勻調至成膏狀；(2)擠壓成型將混合均勻的膏狀擠壓坯料裝入擠壓筒，坯料經多孔分流模，按照5 10m/min擠壓速率,5 IOMpa的擠壓力擠壓成為蜂窩型結構；(3)干燥將擠壓完畢的金屬蜂窩制品進行干燥處理；(4)燒結將干燥后的金屬蜂窩制品放入比還原氣氛中進行燒結，自然冷卻后獲得蜂窩體。
2.根據權利要求I所述的鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，其特征在于所述鐵基金屬粉末的合金體系及成分百分比為=Fe-Cr-Al系:25wt% Cr, 5wt% Al,余量為鐵；Fe-Cr-Ni 系18wt% Cr, 13wt% Ni，余量為鐵；Fe-Cr % 15wt%,余量為鐵。
3.根據權利要求I或2所述的鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，其特征在于所述鐵基合金粉末原料的粒度為300 500目。
4.根據權利要求I所述的鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，其特征在于所述粘接劑為95wt%的甲基纖維素和5wt%的聚乙烯醇的混合物。
5.根據權利要求I所述的鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，其特征在于所述干燥處理的溫度為120 150°C，時間I 3小時。
6.根據權利要求2所述的鐵基金屬蜂窩載體材料的制備方法，其特征在于所述燒結溫度對于Fe-Cr-Al系合金粉，燒結溫度為1200°C 1250°C ;對于Fe-Cr-Ni系合金粉，燒結溫度為1150°C 1200°C ;對于Fe-Cr系合金粉，燒結溫度為1100°C 1150°C，燒結時間均為I 3小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車及摩托車尾氣凈化劑用金屬蜂窩載體的制備方法，屬于金屬多孔材料制備領域。本方法采用粉末冶金法，以鐵基合金粉末為原料，通過加入粘結劑和水進行混煉制成膏狀擠壓料，將擠壓料放入擠壓筒中，在一定的速度和壓力下，坯料經多孔分流擠壓成型為蜂窩型結構，經干燥后在還原氣氛中燒結，即可得到鐵基多孔金屬蜂窩材料。與現有技術相比，本發(fā)明具有工藝簡單、材料利用率高、粘結劑價格低、適合于規(guī)?；a等特點，同時制備的蜂窩載體兼?zhèn)涞蜔崛?、高導熱性、高強度、高比表面積、與催化涂層結合好的優(yōu)點。
文檔編號B01J23/86GK102631952SQ20121009556
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權日2012年4月1日
發(fā)明者周蕓, 左孝青, 鐘毅 申請人:昆明理工大學